Электрофизические методы обработки.

Тема 2.6

В настоящее время нашли широкое применение электрофизические методы обработки, позволяющие обрабатывать материалы с высокими механическими свойствами без приложения больших механических усилий и с применением инструментов, твердость которых значительно меньше твердости обрабатываемого материала. Все разновидности электрофизической обработки можно свести к четырем группам: электроэрозионные методы, лучевые методы, ультразвуковые методы, электрохимические методы.

Электроэрозионную обработку применяют при изготовлении изделий из материалов, обладающих электропроводностью. Выделяют следующие разновидности электроэрозионной обработки: электроискровая, электроимпульсная, высокочастотная электроискровая, электроконтактная. В зависимости от формы электрода (инструмента) и характера обработки электроэрозионная обработка разделяется на два вида – профилированным электродом – инструментом (прямое и обратное копирование) и непрофилированным инструментом (движущейся проволокой).

Электроннолучевые и светолучевые методы обработки применяют для размерной обработки металлов и неметаллов, плавки, сварки.

Ультразвуковую обработку применяют для твердых и хрупких материалов – металлов и неметаллов.

Электроэрозионная обработка профилированным и не профилированным инструментом.

Электроэрозионная обработка является современным видом механической обработки деталей сложной геометрической формы, изготовленных из твердого материала, которая основана на явлении эрозии. Электроэрозионная обработка основана на действии последовательных импульсных разрядов электрического тока, каждый из которых вызывает местное разрушение электрода (анода). Заготовку и инструмент, изготовленные из токопроводящих материалов, подключают к источнику тока – генератору импульсов и помещают в диэлектрическую жидкость, не обладающую электропроводностью (керосин, дистиллированная вода), повышающую интенсивность разряда. Обработка материалов происходит за счет разрушения его поверхностных слоев при воздействии электрических разрядов (импульсов). Импульсный разряд сопровождается мгновенным преобразованием энергии электрического тока в тепловую. При этом происходит изменение формы поверхности заготовки, размеров и шероховатости. Генератор импульсов необходим для концентрации энергии в зоне разряда и получения высоких температур, под воздействием которых происходит расплавление и частичное испарение металла в зоне обработки. В рабочей зоне действия импульса на поверхности заготовки появляются лунки. В данном случае роль электродов выполняют заготовка и электрод-инструмент. Обрабатываемая поверхность электрода имеет шероховатость, поэтому образование импульсного разряда происходит между выступами, лежащими на кратчайшем расстоянии друг от друга. По мере съема металла электроды сближаются и постепенно доходят до заданного размера. Инструментом для электроэрозионной обработки является специальной формы электрод, изготовленный по форме обрабатываемого участка заготовки. Для изготовления электрод-инструментов используются материалы, имеющие высокую эрозионную стойкость: вольфрам, медь, латунь, графит, алюминий.

Методом электроэрозионной обработки выполняются операции: отрезка, вырезание, шлифовка, маркирование, упрочнение. На точность и качество обработки материала оказывает влияние состояние электрод-инструмента – шероховатость поверхностей и стабильность геометрических размеров его первоначальной формы, поскольку, в процессе электроэрозионной обработки материала наблюдается износ электрод-инструмента. Поэтому необходимо применять постоянную правку рабочей части инструмента, а в некоторых случаях его полную замену.

Конструкция станков для электроэрозионной обработки зависит от габаритов заготовок, назначения станка и требований к качеству обрабатываемой поверхности. Стандартная компоновка станка содержит генератор импульсов, систему подачи и очистки рабочей среды в зоне обработки, средства управления процессом.

В зависимости от параметров импульсов и используемого оборудования электроэрозионную обработку подразделяют на: высокочастотную электроискровую, электроимпульсную, электроконтактную.

Электроимпульсная обработка.

Электроимпульсная обработка была предложена советским специалистом М. М. Писаревским в 1948 году. Этот метод обработки основан на использовании импульсов дугового разряда и заключается в последовательном возбуждении разрядов между поверхностями инструмента и заготовки с помощью импульсов напряжения, вырабатываемых специальным генератором, дающим более продолжительный и мощный дуговой разряд. Дуговой разряд имеет температуру плазмы ниже 4000-5000 С, что позволяет увеличить длительность импульсов, уменьшить промежутки между ними, таким образом вводить в зону обработки значительные мощности, то есть увеличивать производительность обработки.

При электроимпульсной обработке используют электрические импульсы большой длительности. Большие мощности импульсов, получаемых от электронных генераторов, обеспечивают высокую производительность процесса обработки. Применение генераторов и графитовых электродов позволили уменьшить разрушение электродов.